5.1光的传播

5.1 光的传播

课程目标

1. 了解光源，知道光源可以分为天然光源和人造光源两类。 2. 理解光在同种均匀介质中沿直线传播及其应用。 3. 知道光在真空和空气中的传播速度 4. 运用光的直线传播解释一些日常现象。 知识点1：光源

光源是指本身能够自行发光的物体, 例如, 太阳、萤火虫、水母、日光灯、火把、手电筒、其他恒星等都为光源, 注意这里强调的是物体本身能够自行发光, 若反射其他光源的物体则不是光源, 如电影屏幕.

光源可以分为自然光源和人造光源, 如图2-1-1所示, 太阳、萤火虫、闪电等自然界存在的光源都是自然光源, 我们日常生活中的白炽灯、水银灯、荧光灯和蜡烛等都是人造光源

.

光源还可以分为冷光源和热光源, 荧光灯、萤火虫、灯笼鱼、极光都属于冷光源, 在发光过程中不怎么发热的光源；白炽灯、蜡烛、太阳、闪电属于热光源, 发光过程中要发出大量热的光源. 知识点2: 光的直线传播

实验1 用喷雾器在空气中喷洒水雾, 然后用激光灯照射.

实验2 用如图2-1-3所示的装置, 演示光在水和玻璃中的传播路径

.

(1)如图2-1-2所示, 光在同种均匀介质中沿直线传播, 通过生活现象和实验验证, 我们观察到光在空气、水、玻璃中的传播路径都是直线, 所以归纳出：光在同一种均匀介质中是沿直线传播的, 太阳光能够传播到地球上, 说明光可以在真空中传播. (2)光线：表示光传播方向和路径的几何线叫做光线, 在光线上标明箭头, 表示光的传播方向, 用这种直观的方法来表示光的传播情况叫做建立模型法. (3)光的直线传播的具体应用

.

照射到不透明的物体上形成影子, 如日月食的形成、手影等, 如图2-1-4所示, 光的直线传播的性质在生活中的一些具体应用：如图2- 1-5, 在开凿大隧道时, 工程师们往往用激光束引导掘进机, 使掘进机沿直线前进, 保证隧道方向不出偏差；排队时只要看到前面的同学挡住了所有其他同学, 队伍就直了, 光的直线传播透过小孔可以形成物体倒立的实像. 知识点3：光速

光在不同物质中传播的快慢是不同的. 真空中的光速是宇宙中最快的速度，在物理学中用字母c表示：c310m/s.光在空气中的速度十分接近光在真空中的速度, 也可以视为310m/s，光在水中的速度约为真空中光速的真空中光速

8

8

34

，在玻璃中的光速约为

23

.

知识点4 :光年

光在真空中一年时间内传播的距离叫做光年, 注意：光年不是时间单位, 而是长度单位, 大小是1光年

ct3.010m/s365

解题方法指导

题型1 关于光源概念的考查

8

243600s. 109.4m6

15

[例1] 下列看起来有光射出来的物体中, 全部是光源的是 ( D )

A.耀眼的玻璃幕布墙、正在燃烧的火柴、萤火虫 B.萤火虫、煤油灯的火焰、光彩夺目的钻石 C.篝火、正在发光的灯泡、夜空中点点繁星 D.发光的灯泡、燃烧的篝火、太阳

剖析 光源是能够发光的物体, 要将其他能量转化成光能, 比如电灯是将电能转化成光, 太阳、蜡烛是消耗本身的能量通过燃烧转化成光能等, 玻璃幕墙、钻石能反光, 但不能发光.星星分为恒星及行星, 恒星发光, 行星不能发光, 能反射恒星的光, 故选D.

名师警示 光源是本身能够发光的物体, 并不是所有看起来发光的物体都是光源. 题型2 关于光的传播

[例2] (2010·常州)2009年复季, 中国出现了日食奇观, 小华借助小孔成像实验装置对进行观察, 纸盒上扎有圆形小孔, 则她在半透明光屏上看到像的形状是(

C )

形太阳

剖析 小孔成像的原理是光沿直线传播，成倒像.

[例3] 若把正在收看的电视机放在真空玻璃罩内, 我们会发现( D )

A.图像和声音一样正常

B.图像和声音同时消失

C.可以听到声音, 但看不到图像 D.可以看到图像, 但听不到声音

剖析 光可以在真空中传播，声音不可以在真空中传播.

名师警示 光的传播与声的传播的显著区别：①真空不能传声但可以传光；②声在气态、液态、固态物质中传播速度一般递增, 光的传播则相反.

[例4] 太阳光垂直照射到一个很小的正方形小孔上, 则在地面上产生光斑的形状是

A.圆形的

B.正方形的

C.不规则的

D.条形的

剖析 地面上的光斑是太阳光沿直线传播透过小孔在地而上所形成太阳的实像, 形状和太阳相同而与小孔的形状无关, 所以还是圆形的.

答案 A

误区警示 该题的思维容易受到题目中所给小孔形状的影响, 所以一定要把握好问题的实质——小孔成像.

[例5] (2010·南通) 某兴趣小组在空易拉罐的底部中央戳个小圆孔, 将顶部剪去后, 蒙上一层塑料薄膜, 制作成一个简易针孔照相机.如图2-1-10所示, 将其水平放置, 在左侧固定一只与小孔等高的小灯泡, 灯泡发光时, 可在塑料薄膜上看到灯丝 (填“倒立”或“正立”)的像.若水平向左移动易拉罐, 像 (填“变大”、“变小”或“不变”).若只将小圆孔改为三角形小孔, 则保的形状 (填“改变”或“不变”).

剖析 由题目我们分析判断这是一个小孔成像的实验, 小孔成像实验的原理是光的直线传播, 成倒立的像, 像的形状只和物体的形状相关(与物体的像相同, 不过是倒立的)像的大小与物体到小孔的距离(物距)及小孔到光屏的距离(像距)有关, 像距离越大像越大.

答案 倒立 变大 不变 基础达标演练

1.(2010·浙江) 小明在学习“光的传播”时, 看到老师的一个演示实验如图2- 1-7, 过程如下：①用激光笔射向水中, 观察到光线是一条直线(如图2- 1-7)；②在A点处用漏斗向水中慢慢注入海波溶液, 观察到光线发生了弯的；③经搅拌后, 观察到光线又变直, 小明根据上述现象得出的结果, 正确的是( )

A.光的传播需要介质 B.光只有在水中才沿直线传播

C.光在海波溶液里不能沿直线传播 D.光在同一种均匀介质中才沿直线传播 2.下列不能用光的直线传播来解释的现象是( ) A.打靶时, 眼睛、准星、物体三点一线 C.发生雷电时, 先看到闪电后听到雷声 3.谁也没有我跑得快！我是( ) A.高速奔驰的磁悬浮列车 C.让万物生长的阳光

B.高空翱翔的超音速战机

D.把“神六”送上天的“长征”运载火箭 B.影的形成 D.小孔成像

4.下列哪一种现象不是光的直线传播形成的( ) A.影子

B.公路上的海市蜃楼 D.日食

C.小孔成像 思维拓展训练

5.在天高气爽的秋夜, 为什么星光闪烁不定?

1.如图2-1-11所示, “和谐号”动车经过杏林公铁两用大桥时, 乘客觉得“隔壁”的公路桥飞快后退, 是以 为参考物的；铁路桥为直线型, 而公路桥呈“M”形起伏, 形成高低落差, 这样动车的车灯就不会对公路桥上迎面而来的汽车造成眩光影响, 这可以用光的 来解释. 2.下列描述的四种光现象中, 属于光的直线传播的是( ) A.小孔成像

B.插入水中的筷子好像弯折了 D.水中倒影

C.放大镜看报纸

3. 2010年1月15日傍晚, 福州市上空出现“带食日落”的日环食奇观, 如图2-1-12所示，一轮“金钩”状的太阳十分壮丽,这个现象的形成是由于( ) A.光的直线传播 C.光的折射

B.光的反射 D.光的色散

4.下列现象中属于光的直线传播的是( )

A.盛了水的碗, 看上去好像变浅了 B.人在河边看见“白云”在水中飘动 C.“海市蜃楼”奇观 A．8.1×108km

D.太阳光穿过茂密的树叶, 在地面上留下光斑

C．4.05×105km

D．4.05×108km

5.从地面向月球发射激光信号, 经2.7s收到从月球返回的信号, 那么地球和月球之间的距离是( )

B．8.1×105km

6.今年3月某晚, 大多数地区可看到近十九年来最大的“超级月亮”, 即图2-1-13中近地点月亮, 下列有关“超级月亮”说法正确的是( )

A.那天晚上的月相是满月 B.暗区是月球表面的高地

C.太阳光在亮区发生的是镜面反射 D.“超级月亮”是由于那天月球体积变大

7. 寻找“往日之光”

在科幻小说《往日之光》中, 作者鲍勃·肖幻想了一种慢透光玻瑞, 讲述了一段美丽动人的故事.

“想象有一种玻璃, 光在这种玻璃中运动的速度极慢, 通过半厘米厚需要10年, 比蜗牛的速度还慢得多, 当一块慢透光玻璃制出来时, 望上去总是一片漆黑, 因为还没有光穿过它, 把这种玻璃放在风景丽的林中、湖边, 带着这些美丽的景致的光陷入慢透光玻璃中, 10年也出不来, 把在这种地方放了10年的玻璃镶在城市住宅的窗户上, 那么, 在下一个10年的过程中, 这个窗子外面便仿佛呈现出林中湖泊的美景.各种动物无声地前来饮水, 空中百鸟飞翔, 日夜在交替, 季节在变化, 身居闹市, 犹如别墅.”

这确实是一个有意思的幻想, 但关键是要降住飞驰的光.科学技术发展到今天, 部分科幻已经开始变成现实. (1)本文作者进行科学幻想的依据是什么？

(2)在生活和学习中你一定也有许多奇思妙想吧, 简要写出一种想象及其依据.

8.实验探究：小东与几位同学做手影游戏发现, 手影的大小经常改变, 影子的大小与哪些因素有关呢？他猜想：影子的大小可能与光源到物体的距离有关, 他们借助手电简与黑板擦作为实验装置, 来探究影子高度与光源到物体距离的关系, 实验中, 把手电筒正对黑板擦由近及远先后放在距离黑板擦不同的位置, 保持其他位置不变, 分别测量影子在墙面上的高度, 记录数据如下表：

(1) 分析数据, 他们发现其他因素不变, 当手电筒由近处逐渐远离黑板擦时, 影子的

高度随之 .

(2)为了进一步发现其中的规律, 他们根据数据绘制了影子高度H随手电筒到黑板擦距离L变化的图象, 如图2-1-14所示, 由图象可知, 当手电筒到黑板擦的距离L＝35 cm时, 影子的高度H大致是 cm.

(3)当手电筒距离黑板擦较远时, 观察现象的变化趋势发现, 影子变得 (填“快”或“慢”)；当手电筒距离黑板擦足够远时, 影子的大小将 . 答案与提示

1.D 提示：涪水均匀→海波溶液与潜水分层不均匀→搅拌均匀

2.C 提示：闪电和雷声是同时发生的, 由于光速比声速快得多, 所以总是先看到闪电后听到雷声.

3.C 提示：光在其空中的传播速度是3.0×108m/s, 是速度的极限, 宇宙中任何物体的速度都不可能超过光速. 4.B 提示：公路上的海市履楼是光在不均匀的大气中发生折射形成的.

5.星光闪烁并不是星星本身所发的光在闪动, 而是由于大气层的密度不均匀且经常变化, 因而从远处发出的星光进入地球大气层后, 光就不是沿直线传播, 光的传播方向时时发生变化, 使光线摇摆不定, 所以看到的星光在不停地烁. 答案与提示

1.“和谐号”动车或乘客均可 光的直线传播 提示：运动与静止的相对性在参照物的选择上可利用“设身处地法”来判断, 即你站在哪个物体的角度去看研究对象会发生所描述的运动, 既是以哪个物体为研究对象. 2. A 提示：小孔成像是光沿直线传播形成的倒立的实像.

3. A 提示：日食是月亮挡住了太阳射向地球的光线形成的, 是由于光沿直线传播的结果. 4. D 提示：光斑是小孔成像形成的太阳的像. 5.C提示：s6.A

7.(1)光在不同的介质中传播的速度不同.

8.(1)减小(或变小) (2)15.3～15.7 (3)慢 基本不变

提示：(1)从数据中观察, 手电筒由近处逐渐远离黑板擦时, 影子的高度由20 cm逐渐变为12. 6 cm, 因此影子变小了.(2)如图2-1-14所示, 当手电简到黑板擦的距离L＝35cm时, 对应的影子的高度H在图中对应的纵坐标大致是15.7 cm. (3)观察图象的变化趋势发现影子变小得越来越慢, 保持这个趋势, 当手电筒距离黑板擦足够远时，影子的大小将基本不变.

12

vt

12

3.010m/s2.7s4.0510m4.0510km,　2.7s是光来回的时间.

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